JPS58126433A - 往復ピストン型式機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、最終圧縮室の寸法が作動および不作動状態の
いづれにおいても外側から制御装置にょ（第６　頁） って変更することができ、上記寸法変更がピストンピン
を取シ付ける往復ピストン本体に対して最終圧縮室の方
向に移動させることができる変更手段によってもたらさ
れている、最終圧縮室をもつ往復ピストン型式機関に関
する。

この型式の往復ピストン型式機関は、例えば、ドイツ連
邦共和国特許出願公開第１９２５４７３号明細ｙ４＃々
らびに第２６３２４４０号明細書から公知であるにれら
公知の機関では、ピストンが液圧手段によって入る式に
改善されるので、ピストンヘッドは、ピストンピンある
いはクロスへラドピンを取り付ける往復ピストン本体に
対して移動する。

この機関の潤滑回路が液圧操作に使用されるので、変更
運動の正確な調整が不可能である。なぜならば軸受の遊
隙および油の粘度が一定でないからである。従って、寸
法可変液圧ピストンは、この機関の圧縮室の過度に高い
ガス力を減衰するためにしか提案されなかった〇 米国特許第１３８６１１４号が別の往復ピストン型式機
ｗＡを開示して卦ｈ−？−の渇聞甲１番鉄工釣φ（第７
　頁） の寸法は、ピストンのピストン軸受が偏心輪に設けられ
ておシ、この偏心輪がピストンで回転するように取付け
られている点において機械的に変更されている。この偏
心輪が円板カムおよび複数のストップをもつ複雑なレバ
ー機構によってピストンピンと機関のクランク軸との間
の距離を変更するために移動されておシ、この機構は、
発生する慣性および衝撃力のために、低速で回転する機
関用にしか使用することかできない。

本発明の課題は、ピストンへ働く加速力が変更手段を移
動する機構の機能へ不利な影響をもたず、変更手段の移
動に要求される構造手段が容易に製造されかつと９つけ
られ、しかもピストンの重量を僅かしか州加させないよ
うな上述の型式の往復ピストン型式機関を提供すること
にある０更に本発明は、最終圧縮室の最適制御を可能に
するため、往復ピストン本体に対する変更手段の正確な
移動をもたらすことを目的としている０ 本発明によると、この課題は、変更手段へ働く機械的な
サーボ駆動装置が設けられて赴り、中間の駆動連結部と
なる昇降ねじ機構が往復ピストン本体と変更手段との間
で働らき、サーボ駆動が往復ピストンとの協動運動に対
してこのピストンへ連結されている軸部分をもつ入子式
軸によって行われる点で解決される。

入子式軸と組み合わされる昇降ねじ機構の使用は、連結
棒の移動範囲の外側でこの軸全最適に配置させる。変更
手段の特に正確な変位運動は別として、昇降ねじ機構が
好捷しい変速比にもできるので、発生する変位力は小さ
くなり、従ってこの機構の所要部材も小さくかつ軽量に
なる。

ピストンの製造本質ならびに機械的および熱的負荷性に
関する両方の設定課題の解決方法からもたらされる別の
長所は、例示した実施例の添付図面を参照した下記の説
明から推測することができる０ 第１ないし第４図の実施例では、本体２０２あるいは２
０４　（菓３図）に対して最終圧縮室２０５あるいは２
０６の方向に移動することができる変更手段は、ピスト
ンヘッド２０７，２０８をもちまた本体へね（第９　頁
） じ締めされている蓋状部分２０９，２１０から成る。こ
の変更手段２０９あるいは２１０が中空円筒状エプロン
部分２１２あるいは２１３を持ち、この部分は、ピスト
ンヘッドへ連結されかつピストン本体まで下方に延びか
つその外側周辺部分の複数のスロットで通常のピストン
リングを支持する。この範囲まで第１図および第３図の
実施例は一致する。

第１図の実施例では、ねじ山２１５が変更手段２０９の
エプロン部分２１２の内側で設けられており、また上記
ねじが本体２０２の円筒状゛上□向・きカラーの外ねじ
と係合する。本体２０２に対して変更手段２０９を回転
することによって、上記変更手段は、最終圧縮室２０５
の寸法を変更するため、ねじで昇降することができる。

第１図の左側では、変更手段が上限の位置へねじで上げ
られまた左側部分では下限位置へねじで下げられている
。ピストン行程がクランク軸に対しこのピストンを連結
している間一定であるから、ピストン本体に対して変更
手段を回転することによって最終圧縮室の寸法が変化さ
れる。ピストンの２部分構造の結果として、（第１０頁
） すなわち本体２０２およびこの本体へねじ込まれる変更
手段をもつので、製造上の長所は、かなシのものが得ら
れる。両ピストン部分がさらに簡単に構成され、また取
シはずせる変更手段をもつ本体の両側の開口によって、
両側から鋳型の中子部分をとりつけて一層正確な鋳造が
行なわれる。ピストンヘッド２０７の下側で異なる材料
からつくられる別々に製造したランク２１８の取りつけ
は、２部分構造によっても和尚容易になシ、また変更手
段２０９の製造中に鋳型で行うことができる。ハブある
いはボス部分２１９は、この変更手段を製造するため、
図面に示されないが鋳型で鋳造中確な　合を保証するよ
うな形状をもっている。加うるに、ピストンの２部分構
造は、異なる材料を選択することができ、たとえは、ピ
ストン本体２０２が軽合金鋳物、また変更手段２０９が
耐熱負荷可能な鋳鉄からつくられる。したがって鋳造ピ
ストンの長所と軽合金ピストンの長所の最適組合せがで
きる０最も経済的な圧縮比で往復ピストン型式機関を運
転できるように、この機関の運転中ピストン本（第１１
頁） 体２０２に対して変更手段２０９を移動させることがで
きるため、特別のサーボ機構を設けている。この機構は
、ピストンヘッドへ固定され、かつビニオン２２０と係
合する前述の外歯ラック２１１：モっている０変更手段
２０９の最大行程に対応して、ラック２１８の直線歯は
、このラックと係合するビニオン２２０歯より上記ラッ
クの軸線方向に長くなっている０ビニオン２０２は、入
る＠２２２の部分２２１の端へとりつけられている。部
分２２１ば、ピストンの本体２０２で形成される軸受２
２３で回転可能にとりつけられ、また軸ａ方向に保持さ
れているので、ピストンと共にピストン作業運動を行な
う、図示した実施例においてビニオン２２２は、軸部分
２２１の端から形成されまた軸受２２３の軸線方向に係
合する。この軸受の他方端で軸部分２２１ヲ軸線方向に
とシつけるためばね座金２２５を挿入する。

入子軸２２２の軸部分２２１は、その慣性力を低く維持
するために中空につくられている。第１図から想到でき
るように、選択した装置は、加速力がピストンの作業運
動のため移動機構へ直接動らかないので、上記機構が実
質上摩擦力を受けるだけであシ、シたがって作業ピスト
ンの慣性力を低く維持するために適宜小さく、かつ重量
を節約するように寸法を決定することを確保する。ピス
トンヘッドの慣性力およびこのヘッドで働らくガス圧は
、昇降ねじ機構のねじ山を介してピストン本体２０２、
したがって孔２２６でとりつけられるピストンに対し直
接伝達される。

第１図および第２図が入子軸２２２の横方向移動もピス
トンのビニオン２２０の横方向移動配置をも示すので、
この移動機構は、連結棒およびその運動範囲に空間を必
要とするにも拘わらず、実現することかできる。

入子軸の固定部分２２８は、ブラケット２３０で設けら
れる固定軸受で回転可能にとりつけられかつ軸線方向に
保持されておシ、ブラケットがシリンダ２３１の下方部
方で固定あるいは形成されている。

軸部分２２１は、軸部分２２８で軸線方向に移動可能で
あシ、才だ軸線方向移動内側軸への外側軸部分２２８で
の回転運動の伝達は、それらの軸部分の噛（第１３頁） み合う外側および内側スロットあるいは円形でない横断
面形状によってもたらされる。外側固定軸部分２２８は
、第１ラツク２３２を支持し、このラックへシリンダの
外側でとυつけられ、かつこのシリンダ内へ突出する第
２２ツク２３３が係合する。

第２ラツク２３３は、図示されないサーボ駆動装置によ
って駆動されておシ、この装置が自体公知のように制御
値に基づいて制御されている。

第３図で示されるように、軸線方向に固定される入子軸
の軸部分２２８は、チェーン２７８によって駆動され、
このチェーンが数個のピストンシリンダ単位体の軸部分
２２８′のラック２３２′と結合する。

サーボ駆動装置の配置および第２ラツク２３３への駆動
連結は、規定の機関の特殊な特徴へ適合させることがで
き、したがって本発明に直接影響しない。たとえば、同
じ第２ラツクが第１図による第２シリンダピストン単位
体の入子軸をも駆動することができる。

第３図によると本発明の実施例は、第１図による実施例
とは、ビニオン２２０の外歯が変更手段の（第１４頁） 円筒状エプロン部分２１３の内側で形成される内歯２３
５と係合する点で異なっている０本実施例において、変
更手段２０８は、鋳鉄からも有利につくられている。

変更手段２０８とピストン本体２０４との間のねじ連結
部は、ベースあるいは変更手段の内側中空円筒部分２３
７するいは２３８で設けられているので比較的小さい直
径となっている０ピストン本体２０４のアルミニウム部
分、すなわち、中空円筒内側部分２３７では、内歯付中
空鋼製ラックが鋳込まれ、このラックは、ピストンヘッ
ド２０８の下側にある中空円筒状肩部の外歯へ保合して
いる０ビニオン２２０が係合する大きい直径の歯および
昇降ねじ機構での小さい直径のねじ連結部のために、第
３図の実施例が変更手段の変位運動のさらに有利な変速
比をもたらすので、比較的小さい応力および摩擦力が発
生する。重量を軽減させるために、孔２４０．２４１が
入子軸部分２２１の両側で設けられている。

入子軸の固定軸部分２２８′の配置が、第１図の実拵／
ｒ：ｄハ↓日へ−＾νと１〃ｌム寡・−一粂−＾閘Ｗ聴
感「−（第１５頁） を限定しないため、またこの入子軸を比較的短かくする
ことができるため、ピストン本体２０２あるいは２０４
は、適当な範囲の底からピストンの作業運動している間
軸方向固定入子軸によって入られる凹部２４３．２４３
′を備えている。

第５および第６図は、本発明の２つの実施例を示し、そ
れらでは変更手段が比較的小さい寸法およびピストンの
横断面に対して異なる横断面形状をもち、したがって第
７図で示されるピストンの平面図から理解できるような
ものである。この実施例では端面が最終圧縮室を画定し
、ピストンの縁の区域およびアテノックの空間配置では
、最終圧縮室の寸法変更するとき、間隙が変更されずに
残っている０ アレナ形状をもち、かつその端で丸められている第５図
による細長い変更手段２４５および第６図による２４６
は、ピストン底面の前方凹部２４７．２４８へ挿入され
、この凹部が対応する横断面をもち、またその縁におい
て密封境界２４９によって凹部２４７．２４８の側壁に
対して移動可能に密封されている０この密封境界は、公
知のように往復ピストン型式機関の場合に公知の密封条
片および継目シールから成る（シュプリンゲル版、ベン
ジンゲルによる“回転ピストン内燃機関″参照）０変更
手段２４５．２４６の昇降ねじ運動は、タップ立てした
孔とねじ付ジャーナル軸の保合によってもたらされてい
る０第１および第３図の実施例でのように、変更手段の
変位運動に対する駆動は、入子軸によって行なわれ、ピ
ストンで取りつけられる入子軸の部分２５０．２５１が
第５および第６図で明らかである０第５および第６図の
実施例は、第５図によると２つのねじ付きジャーナル軸
２５２．２５３がピストン隔壁２５４で回転可能に取シ
つけられており、またいづれの場合にも１個のラック２
５５．２５６によって駆動されているのに、第６図の実
施例では２つのねじ付きジャーナル軸２５８．２５６が
変更手段２４６の下側へ頑丈に固定されまた回転運動が
中空ラック２６０．２６１で起こされ、中空ラックの内
ねじが上記ねじ付ジャーナル軸２５８あるいは２５９と
係合している。

（第１７頁） 内ねじをもつ２つのカラー状肩２６３．２６４が第５図
による変更手段２４５の下側で形成されておシ、甘た短
かいねじ付ジャーナル軸２５２．２５３の外ねじが内ね
じ２６５と係合するので、上記ジャーナル軸の回転は、
ピストン本体に対する変更手段２４５変位をもたらす、
図面の左手側部分で、第６図でのように、変位運動の上
限位置が示されるのに、右手側部分では変更手段の変位
に対する下限位置が示され、超小あるいは超大最終圧縮
室に対応する、ねじ付ジャーナル軸の下方端は、軸頚２
６６．２６７がｉｓじ付ジャーナル軸で形成され、した
がってピストン隔壁２５４でと９つけられているように
この隔壁の孔と係合する、上記軸頚２６６．２６７の外
側端は、的述のラック２５５．２５６を支持する。

これらのラックは、入子軸のピニオン２６８によって駆
動され、それらのラックが反対方向に回転す　するから
、ねじ付ジャーナル軸２５２．２５３は、適宜反対方向
に配向され３ピツチ方向をもつことが明らかである。

第６図の実施例において、それぞれ内ねじをも（第１８
頁） つ中空ラック２６０．２６１は、変更手段のねじ付ジー
ナル軸２５８．２５９を取シ囲み、また第５図の実施例
のラック２５５．２５６に対するのと同様に、入子軸へ
固定されるビニオン２７０によって駆動されている、ラ
ック２６０．２６１は、ピストン隔壁２７２で取りつけ
られておシ、またそれらのラックの中空ジャーナル軸２
７３．２７４は、いかなる場合にも上記隔壁の孔で回転
するように取りつけられている。中空ジャーナル軸に係
合するばね座金２７５．２７６は、隔壁２７２での中間
円板の上で軸線方向にラック２６０．２６１を維持する
。

第５図および第６図の実施例は、変更手段の横断面形状
がかなり変更でき、したがって最終圧縮室の設計をかな
りに変化できることを明らかにしている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ピストンヘッドが図面の左手側において変位
運動の上限位置でまた右手側において下限位置で示され
ている。第２図のＩ−Ｉに沿った横断面図、第２図は、
上記ピストンを下から見た（第１９頁） ■−■線に沿った部分断面図、第３図は、別の実施例の
第１図に対応する横断面図、第４図は、第３図の実施例
のピストン本体の平面図、第５および第６図は、２つの
別の実施例の第１図に対応する横断面図、第７図は、第
５および、あるいは第６図の実施例のピストンの平面図
である。 ２０２．２０４・・・ピストン本体、２０５．２０６・
・・最終圧縮室、２０９．２１０・・・変更手段、２２
２・・・入子軸特許出願人　　フエリツクス、ウエンケ
ルζ ｈ １９０− ？相即５８−１２６４３３（７）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、最終圧縮室の寸法が作動および不作動状態のいづれ
   の場合においても外側から制御装置によって変更するこ
   とができ、上記寸法変更がピストンピンを取シつける往
   復ピストン本体に対して最終圧縮室の方向に移動させる
   ことができる変更手段によってもたらされている最終圧
   縮室をもつピストン型式機関において、変更手段へ働く
   機械的サーボ駆動装置が設けられておυ、中間の駆動連
   結部となる昇降ねじ機構が往復ピストン本体と変更手段
   との間で働き、サーボ駆動が往復ピストンとの協動運動
   に対してこのピストンへ連結されている軸部分をもつ入
   る軸によって行われていることを特徴とする、往復ピス
   トン型式機関０２、変更手段がピストンの運動の方向に
   対してて直交する平面においてピストン本体よシも小さ
   い横断面寸法をもち、変更手段がその周辺にある密封部
   を備え、この密封部がピストン本体に対しく第　２　頁
   ） てこの手段を密封することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の往復ピストン型式機関。 ３、　変更手段の横断面寸法がピストン軸線に対して直
   交方向に非円形である横断面をもち、ピストン本体に対
   する密封部が密封境界部によって行われていることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項に記載の往復ピストン型
   式機関。 ４、　昇降ねじ機構がピストン本体に対して回転しない
   ように取つけられた部分をもちまたねじおよび入る軸に
   よって駆動される部分を備えており、上記部分が固定部
   分とねじ係合していることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項ないし第３項の１つに記載の往復ピストン型式機
   関。 ５、　ねじ係合している昇降ねじ機構の回転部分が変更
   手段によって構成されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第４項に記載の往復ピストン型式機関。 ６、　変更手段が非円形状横断面をもつとき、復式昇降
   ねじ機構を設けるので、変更手段にはトルクが働かない
   ことを特徴とする特許請求の範囲（第　３　頁） 第４項に記載の往復ピストン型式機関。 ７、　少なくとも２つのねじ付ジャーナル軸が変更手段
   で回転しないように設けられてお９才た昇降ねじ機構の
   部分を形成する一方、いづれの場合にも片方の中空ラッ
   クのタップ孔を介してねじ込み可能にされておシ、両中
   空ラックが互いに噛み合っておシ、従って入る軸へ固定
   される１つのビニオンによって駆動可能になっているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項あるいは第６項に
   記載の往復ピストン型式機関。 ８、　変更手段がその外側周辺でピストンリングを支持
   しまたピストンヘッドを形成する変更手段の部分から延
   びまたの内側で昇降ねじ機構の係合輪郭部をもっている
   中空円筒状エプロンを備えることを特徴とする特許請求
   の範囲第５項に記載の往復ピストン型式機関。 ９、係合輪郭部が変更手段をその軸線の１わりに回転さ
   せる入子軸へ固定されるビニオンと係合するラック輪郭
   であり、昇降ねじ機構のねじ係合がエプロン部分に対し
   て同心の中空円筒状延長部とピストン本体の円筒状部分
   との間でなされていることを特徴とする特許請求の範囲
   第８項に記載の往復ピストン型式機関。 １０、エプロン部分の内側にある昇降ねじ輪郭がねじ出
   であり、このねじ山がピストン本体の円筒状部分の外ね
   じと係合し、ラックがピストン軸線に対し同軸となるよ
   うに変更手段を形成するピストンヘッドの部分に対して
   回転しないようにとりつけられており、上記ラックが入
   子軸で設けられるビニオンと係合していることを特徴と
   する特許請求の範囲第８項に記載の往復ピストン型式機
   関０ １１、　　変更手段が鋳鉄からまたピストン本体が軽合
   金からつくられていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の往復ピストン型式機関０１２、入子軸の
   部分の回転取付けおよび軸線方向保持をするためピスト
   ンピンの受入れ孔および連結棒の運動平面に対して横方
   向に変位するようにピストン本体へ形成される軸受が設
   けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載（第５　頁） の往復ピストン型式機関。 １３、　　ピストンの下方昇降位置において入子軸の回
   転部分の回転取付けおよび軸線方向保持をする軸受けを
   もつ固定ブラケットが設けられておシ、シリンダの外側
   で位置決めされる駆動部材と係合しかつ外側に設けられ
   るサーボモータによって駆動させることのできるラック
   が上記固定軸部分で設けられていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の往復ピストン型式機関０１
   ４、入子軸の固定部分のラックと係合する駆動部材が複
   数のシリンダピストン単位体の複数の入子軸のラックと
   係合することを特徴とする特許請求の範囲第１４項に記
   載の往復ピストン型式機関０ １５、駆動部材がチェーンであることを特徴とする特許
   請求の範囲！１４項あるいは第１５項に記載の往復ピス
   トン型式機関。